Разработка твердотельных трансформаторов для интеграции нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в сетях электроснабжения Республики Крым

Отчет содержит 88 страниц, 45 рисунков, 8 таблиц, 37 использованных источника, 4 публикаций по теме исследования. Этап 1 Разработка твердотельных трансформаторов для интеграции генераторов, работающих с переменной скоростью (промежуточный). Республика Крым является стратегически важным регионом Российской Федерации благодаря выгодному географическому положению и политико-культурному наследию. В тоже время полуостров связывает с остальной частью России Крымский мост (автомобильный и железнодорожный мосты) и энергомост, который не в состоянии снабдить ресурсами Республику Крым в чрезвычайных случаях. Поэтому вопрос об обеспечения автономной работы энергетики всего полуострова стоит остро. Несмотря на введенные в работу Таврическую и Балаклавскую ТЭС, авария или преднамеренный вывод из строя оборудования может привести к проблеме электродефицита в Республике. Выходом является развитие альтернативной и возобновляемой энергетики в Крыму, где климат и географическое положение способствует развитию зеленой энергетики. К тому же имеется немалый накопленный опыт по установке и эксплуатации подобных сооружений: Крым является уникальным регионом, в котором 5 % всех потребностей в электроэнергии покрывается за счёт солнечной энергии и ветра, тогда как в целом по России на долю альтернативной энергетики сегодня приходится менее 1% генерации. Благодаря этим фактором, Республика Крым может стать лидером России в использовании нетрадиционной и возобновляемой энергетики. Цель исследования – анализ, расчет и создание твердотельных трансформаторов для интеграция нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Задачи исследования: 1. Анализ используемых нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в сетях электроснабжения Республики Крым и дальнейшие пути их развития. 2. Разработка имитационной модели твердотельного трансформатора для интеграция нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в сетях электроснабжения. 3. Создание лабораторного стенда, имитирующего работу ветрогенератора на нагрузку с использованием твердотельного трансформатора. Объект исследования – интеллектуальные сети электроснабжения содержащие нетрадиционные и возобновляемые источники электроэнергии. Предмет исследования – твердотельный трансформатор как элемент интеграции нетрадиционных и возобновляемых источники электроэнергии в общую сеть. Методы исследования: регрессионный и корреляционный анализ; экспертные оценки; построение математических моделей; обработку статистической информации и оценка погрешностей; репрезентативность опытных данных и их сходимость с математическими моделями и методиками расчёта в допустимых для практики пределах; синтез достижений адаптивных технологий управления, силовой полупроводниковой техники, электроэнергетики и цифровой микросхемотехники. Новизна научного исследования: Новизной является сама технология твердотельного трансформатора, расположенная на стыке силовой полупроводниковой техники, электротехники и автоматизации. Твердотельный трансформатор (электронный силовой трансформатор) - это новая технология, объединяющая силовую полупроводниковую технику и схему управления в единый трансформатор. Твердотельный трансформатор представляет из себя преобразователь переменного тока, собранный на базе полупроводниковой техники. Он более сложен, чем обычный трансформатор, работающий на промышленной частоте, но он по массе и габаритам меньше и эффективнее, чем обычный трансформатор. Сравнительное исследование показывает, что трехфазный твердотельный трансформатор имеет на 80% меньший объем, чем традиционный трансформатор. Уменьшение объема твердотельного трансформатора имеет большое значение из-за портативности, компактности и простоты сборки. В России разработка подобного устройства не ведется. Впервые будет реализована лабораторная установка по исследованию применения твердотельного трансформатора для интеграции нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в сетях электроснабжения. Ожидаемые результаты научного исследования: теоретическое обоснование принципов и путей создания твердотельных трансформаторов, работающих с нетрадиционных и возобновляемых источники электроэнергии. Основные направления дальнейшего использования предполагаемых результатов: Разработка позволит повысить качество электроэнергии на проблемных участках питания благодаря интеграции различных родов тока и видов источников электроэнергии. Результаты исследования могут быть использованы масштабированы и использованы не только в гражданской сфере для электроснабжения гражданского сектора экономики, но и для локальных интеллектуальных сетей военного назначения, которые отличаются повышенной надежностью и гибкостью в распределении при аварийных и чрезвычайных ситуациях. На основании созданной концепции расчётов и создания твердотельных трансформаторов, можно конструировать и электроэнергетические системы автономного транспорта, будь то подводные, воздушные дроны или тяговый электротранспорт. На базе результатов исследования могут быть начаты научно-исследовательские работы по развитию разномасштабных комплексных систем и сервисов интеллектуальной энергетики, а также создания на целевом рынке решений, оборудования, сервисов в области надёжных и гибких распределительных сетей. Направление Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации: переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии; Ключевые слова: твердотельные трансформаторы, возобновляемые источники электроэнергии, энергоэффективность, солнечная панель, ветрогенератор, электроснабжение, качество электроэнергии, система управления.